Forskning tyder på, at klimaforandringer påvirker planter over jorden mere end under

Der er langt mellem det centrale Pennsylvania og Grønland - mindst 2, 000 miles - men Laura Radville kom til Penn State, så hun kunne studere klimaændringer i "verdens isbjerghovedstad."

Imidlertid, forskningen udført i Grønland af den indfødte boston beskæftigede sig slet ikke med is, men snarere planter - arktiske buske for at være specifikke. Hendes arbejde fokuserede på, hvordan stigende lufttemperaturer påvirker væksten af ​​blade og stængler meget mere end væksten af ​​rødder, måske "frakobling" overjordisk og underjordisk planteudvikling, eller fænologi.

"The College of Agricultural Sciences i Penn State har sendt fakulteter og studerende til Grønland for at udføre forskning i årevis, og jeg ønskede at gå for at studere klimaændringer, fordi det er et stort problem, " sagde Radville, en ph.d.-kandidat i økologi. "Dette var et særligt fedt projekt, fordi jeg skulle op på tundraen."

Forskydninger i plantevækstmønstre er blevet rapporteret bredt som reaktion på global opvarmning, og det er veldokumenteret, at opvarmningen generelt går frem over planternes vækst over jorden, bemærkede Radville, som rådgives af David Eissenstat, professor i træplantefysiologi. Men opvarmningens indflydelse på rodfænologi er uklar.

De fleste terrestriske biosfæremodeller antager, at rod- og skudvækst forekommer på samme tid og påvirkes af opvarmning på samme måde, men nyere undersøgelser tyder på, at dette ikke er tilfældet. At teste denne antagelse er særlig vigtig i Arktis, Radville påpegede, hvor mere end 70 procent af plantebiomassen kan være under jorden, og opvarmningen sker hurtigere end i andre økosystemer.

I et papir offentliggjort i Climate Change Responses tidligt på året, Radville rapporterede, at den højeste rodvækst fandt sted to en halv uge før bladvækst på tundraen i Grønland, tyder på, at forårsrodsfænologi ikke styres af kulstof produceret under forårets fotosyntese. Dette kan adskille forårsrodsfænologi fra forårsskudsfænologi.

I overensstemmelse med en sådan afkobling, forårets bladvækst blev fremmet ved opvarmning og forsinket af planteædende ved vandrende rensdyr, men ingen af ​​påvirkningerne påvirkede rodfænologien væsentligt. Rodvækst var ikke drevet af jordtemperaturen og fandt sted i nær frysepunktet over permafrosten. Ud over, sommerrodsproduktion syntes at være forbundet med jordfugtighed.

For nylig Radville, som opnåede en bachelorgrad i biologi ved College of the Holy Cross i Massachusetts og en mastergrad i biologi ved University of Rhode Island, fandt en lignende afbrydelse mellem væksten af ​​rødder og væksten af ​​blade og stængler i drueplanter i to vidt adskilte regioner. I et forskningspapir offentliggjort i denne måned i American Journal of Botany , hun rapporterede, at en flerårig analyse viste, at overjordiske druefænologi reagerer anderledes end underjordiske fænologier på ændringer i lufttemperaturen.

"Global opvarmning kan yderligere afkoble timingen af ​​overjordisk og underjordisk vækst, og det er vigtigt at forstå, fordi for eksempel, vindrueavlere skal vide, hvornår de skal lægge vand og næringsstoffer ned, når rødderne vokser, " sagde hun. "Men du kan ikke rigtig måle rodvækst baseret på, hvornår bladene vokser. Og klimaforandringerne gør det sværere at gætte, hvornår rødderne vokser."

I vinmarkerne, Penn State-forskere begravede klare plastikrør kaldet minirhizotroner omkring udvalgte planter for at undersøge timingen af ​​druerodsproduktionen. Forskningen strakte sig over fem år i Fredonia, New York, og over en treårig periode i Oakville, Californien. Små kameraer blev ført ned i rørene, underjordisk, at dokumentere væksten af ​​tilstødende rødder.

Klimaændringernes virkning på tundrabuske vil sandsynligvis ikke fange opmærksomheden hos vinentusiaster, der er bekymrede over den fremtidige vækst af deres yndlingsdruer, men det er vigtigt alligevel ifølge Radville. Det graminoide plantesamfund, hun studerede i Grønland, er lige så vigtigt for de rensdyr og moskusokser, der i vid udstrækning græsser på det, som Concord- og Merlot-druerne er for vinkendere.

"Buskene på tundraen er blevet græsset af store planteædere i tusinder af år; dog, Penn State forskning har vist, at som et resultat af klimaændringer, blade vokser tidligere på året, " sagde hun. "Men rensdyr vandrer igennem på samme tid hvert forår, og de foretrækker og har brug for de virkelig unge, ømme blade. Tidligere forskning viste, at hvis bladene kommer ud for tidligt, så når rensdyrene kommer dertil, er de ømme blade ikke tilgængelige. Som resultat, dyrene har færre unger, og det påvirker rensdyrbestanden."

Vi er først begyndt at lære virkningerne – subtile og ikke så subtile – af opvarmning i økosystemer som tundraen og druedyrkningsområder, Radville tilføjede. "Konsekvenserne af afkoblingen af ​​overjordiske og underjordiske plantevækst kan være væsentlige for nøjagtigheden af ​​klimaændringsmodeller for kulstofoptagelse. Lige nu tager de ikke højde for, at rødder og blade ikke gør det samme."